淺談地基基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)房屋上部結(jié)構(gòu)的影響及防治加固對(duì)策

秦飛

摘 要：當(dāng)前我國在建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量管控等方面有了迅速的提高，但建筑工程施工中仍然存在著很多質(zhì)量問題，有些問題直接影響著建筑物的使用，浪費(fèi)國家財(cái)產(chǎn)危及人民生命安全。在工程建設(shè)中常常遇到地基基礎(chǔ)不均勻沉降的問題，并由該問題直接影響上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和使用功能。因此，研究基礎(chǔ)不均勻沉降引起房屋上部結(jié)構(gòu)危害的問題，并加以針對(duì)性的有效防治和加固措施具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ)；不均勻沉降；結(jié)構(gòu)；影響；原因；防治；加固；對(duì)策

1 地基基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)房屋上部結(jié)構(gòu)的危害表現(xiàn)

地基指的是承受上部結(jié)構(gòu)荷載影響的那一部分土體，在建筑物及其荷載作用下，或經(jīng)地表浸水、地下水升降變化、地震以及地下采動(dòng)等其它多種因素的復(fù)合影響，地基將發(fā)生變形。因地基變形使建筑離開其建筑時(shí)的初始位置，沿重力方向移動(dòng)的現(xiàn)象就稱作建筑沉降。沉降建筑物的危害表現(xiàn)為：

（1）導(dǎo)致建筑物嚴(yán)重下沉。例如上海錦江飯店建筑物絕對(duì)沉降達(dá)2.6m，使原底層陷入地下，成了半地下室，嚴(yán)重影響使用。（2）不均勻沉降導(dǎo)致建筑傾斜。例如聞名于世的意大利比塞塔，由于建造在不均勻高壓縮性上，致使塔基產(chǎn)生不均勻沉降。（3）不均勻沉降導(dǎo)致混合結(jié)構(gòu)房屋墻體開裂。例如清華大學(xué)供應(yīng)科庫房樓，竣工后僅一年，墻體開裂，使用三年后，全樓共出現(xiàn)33 條大裂縫，成為危房。（4）不均勻沉降導(dǎo)致建筑物基礎(chǔ)斷裂。例如東南大學(xué)教工住宅在筏板基礎(chǔ)澆筑完畢尚未砌墻時(shí)，筏板基礎(chǔ)橫向斷裂，縫長超過6米，縫寬1-5毫米。

由此可見，不均勻沉降對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的危害最為嚴(yán)重，不僅使基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫，而且使上部結(jié)構(gòu)開裂，甚至房屋整體傾斜。

2 地基基礎(chǔ)不均勻沉降的原因分析

引起房屋結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)不均勻沉降的原因是多方面的，主要可分為兩大類：

2.1 來自地基方面的原因

（1）地基土的壓縮性。土的不均勻性通常表現(xiàn)在有多種不同的組成和特性的土類，并以透鏡體或局部的不規(guī)則地層出現(xiàn)。通常根據(jù)本地上的成型歷史對(duì)不均勻沉降也有很大影響。擬建場地的相鄰建筑打過樁，由于振動(dòng)，土的絮狀結(jié)構(gòu)受到破壞，強(qiáng)度明顯降低，甚至成流動(dòng)狀態(tài)，則建房后，沉降則明顯大于同類土，且靠近樁基部分的房屋沉降大。另外，擬建場地的一側(cè)建過房、預(yù)壓過或由于井點(diǎn)降水，造成地十水下降等，均會(huì)引起較大的不均勻沉降。

（2）其它影響軟土地基上淺基礎(chǔ)不均勻沉降的因素。①加載速率的影響。對(duì)于荷載條件，我們通常認(rèn)為是靜力加載，忽略慣性的作用。其對(duì)不均勻沉降的影響主要表現(xiàn)為：在荷載的作用下，一方面軟土中的剪應(yīng)力產(chǎn)生剪切變形，導(dǎo)致強(qiáng)度的降低。另一方面，飽和粘性土有條件排水固結(jié)，抗剪強(qiáng)度隨時(shí)間增長，加載速率小，后一方面起主導(dǎo)作用。②地基中局部的管道漏水，化糞池的滲水或外溢。設(shè)計(jì)或施工中漏掉散水明溝，使土體產(chǎn)生液化，改變土體的力學(xué)性能，降低其承載力。③土季節(jié)性的濕度變化。如樹木生長季節(jié)常易使土層干縮，而在休眠季節(jié)則會(huì)是土層濕度過大。有資料表明：最好使樹木的位置，離開淺基礎(chǔ)的距離大于樹木最終高度。

2.2 來自房屋結(jié)構(gòu)方面的原因

（1）上部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)的平面不規(guī)則和體型變化復(fù)雜在軟土地基中會(huì)引起很大的不均勻沉降。平面形狀復(fù)雜的建筑物，縱、橫單元交叉處基礎(chǔ)密集，地基中由于單元荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力相互重迭，加之建筑物的整體性差，各部分的剛度不對(duì)稱，很容易遭受地基不均勻沉降的損壞；建筑物體型復(fù)雜，高低（或輕重）變化較大，地基各部分所受的荷載輕重不同，容易出現(xiàn)過量的不均勻沉降。

（2）基礎(chǔ)相對(duì)剛度。基礎(chǔ)作用的強(qiáng)弱取決于基礎(chǔ)與地基的相對(duì)剛度、土的壓縮性以及基底下塑性區(qū)的大小。柔性基礎(chǔ)的基底反力分布與作用于基礎(chǔ)上的荷載分布完全一致；均布荷載下柔性基礎(chǔ)的基底沉降是中部大、連緣小。剛性基礎(chǔ)受荷后，基礎(chǔ)不彎曲，原來是平面的基底，沉降后仍然保持平面。當(dāng)基礎(chǔ)相對(duì)愈剛時(shí)，隨著基礎(chǔ)撓曲的減少，基底反力的分布與荷載的分布愈不一致，基礎(chǔ)不利截面的彎矩和剪力也將相應(yīng)增大。

（3）偏心荷載。在偏心荷載的作用下，基底將產(chǎn)生不均勻的附加應(yīng)力，使基礎(chǔ)發(fā)生傾斜，基礎(chǔ)的傾斜程度與偏心距e 有關(guān)；對(duì)于絕對(duì)剛性基礎(chǔ)，在風(fēng)荷載和其它偏心荷載作用下，沉降后為一傾斜平面，傾斜的程度可采用彈性力學(xué)公式估算：

圓形基礎(chǔ)：θ≌thθ=6（1-μ；）/E ×p e/B

圓形基礎(chǔ)：θ≌thθ=8K（1-μ；×μ；）/E ×p e/B

式中，P 為偏心荷載，e 為偏心矩，B 為荷載偏心方向的矩形基礎(chǔ)基底邊長或圓形基底直徑，μ為土的泊松比，K 為矩形剛性基礎(chǔ)傾斜的無量綱系數(shù)，與A/B 有關(guān)。

（4）相鄰基礎(chǔ)（荷載）的影響。地基中附加應(yīng)力的向外擴(kuò)散，使得相鄰建筑物的沉降相互影響，造成不均勻沉降，其表現(xiàn)形式主要有以下幾方面：①同一棟房子的基礎(chǔ)彼此靠得很近，若荷載差異小，基礎(chǔ)的面積接近，則不均勻沉降小，反之則不均勻沉降大。②基礎(chǔ)上及其附近有大面積堆載。如填土、生產(chǎn)堆料等，若荷載小，距離遠(yuǎn)，則基礎(chǔ)的傾斜小。③相鄰建筑物的距離越近，且埋深差異越大，引起的相互不均勻沉降越大。④打樁在軟土地基中對(duì)于相鄰建筑的影響靠得越近產(chǎn)生的不均勻沉降越大。

3 防治對(duì)策研究

工程事故實(shí)例及理論研究表明，控制建筑物地基不均勻沉降應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：

3.1 保證勘察報(bào)告的真實(shí)性和可靠性

鉆探報(bào)告是設(shè)計(jì)人員的主要設(shè)計(jì)依據(jù)，必須提高地質(zhì)勘測人員的業(yè)務(wù)水平、政治素質(zhì)和職業(yè)道德素質(zhì)，加強(qiáng)責(zé)任感，這樣才能使鉆探報(bào)告具有真實(shí)性和可靠性。

3.2 設(shè)計(jì)階段要切實(shí)做好數(shù)據(jù)收集及按規(guī)范合理設(shè)計(jì)，采取多種措施，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)剛度和整體剛性

（1）建筑措施。平面形狀應(yīng)力求簡單，規(guī)則整齊，盡量避免形狀復(fù)雜，陰角太多；避免建筑物有顯著的高差或荷載差異。對(duì)于長度較大的建筑物，應(yīng)考慮在適應(yīng)部位設(shè)置沉降縫；對(duì)于平面圖的形復(fù)雜的，或有層高高差及荷載顯著不同的建筑物，要在其轉(zhuǎn)折處，層高高差處或荷載顯著不同的部門設(shè)置沉降縫，此外在地基土的壓縮性很高，當(dāng)兩建筑物之間距離較近時(shí)，常常造成鄰近建筑的傾斜或損壞。

（2）結(jié)構(gòu)措施。①控制建筑物的長高比。長高比是保證混合承重結(jié)構(gòu)建筑物剛度的主要因素。長高比大建筑物，調(diào)整地基不均勻變形的能力就差，相反，如將建筑物長高比限制在一定范圍內(nèi)，它就是具有較大的調(diào)整地基不均勻變形的能力。②合理布置縱橫墻。承重結(jié)構(gòu)的墻身是房屋撓曲的主要受力構(gòu)件，它具有高速基礎(chǔ)不均勻變形的能力?？v、橫墻的布置合理與否，對(duì)建筑物的整體剛度影響很大。

4 上部結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的加固處理方法

（1）混凝土柱加固方法：加大柱截面加固法、柱外包鋼加固法、碳纖維布加固法、粘鋼加固法。（2）混凝土梁加固方法： 加大梁截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)支點(diǎn)加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維布加固法。（3）板的加固方法：粘貼碳纖維布加固法、粘鋼加固

5 結(jié)語

近年來因用途變更而對(duì)建筑物原有結(jié)構(gòu)、構(gòu)件進(jìn)行改造、加固補(bǔ)強(qiáng)的工程也日漸增多。經(jīng)過工程技術(shù)人員長時(shí)期的努力，逐漸形成了一套較為完善的切實(shí)可行的工程加固方法，在實(shí)際的加固工程中得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐勇.探討建筑工程結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)[J].工程建筑，2011（89）.

[2] 王垓.關(guān)于房屋建筑結(jié)構(gòu)加固中存在的問題研究[J].科學(xué)導(dǎo)報(bào)，2011（11）.

[3] 麻鎮(zhèn)文.建筑地基中的病害及處理方法[J].廣東科技，2007（s1）：170.

[4] 鄒志豪.淺談地基不均勻沉降的預(yù)防處理措施[J].附件建材，2010（1）：82～83.